Atomi on pienin yksikkö hiukkasten nykyisten yksinkertaisena aine, joka voi puuttua kemiallinen yhdistelmä. Koko atomien rajallinen tieto oli vuosisatojen ajan vain arvelujen ja oletusten aihe, joten konkreettisia tietoja saatiin saada vasta monta vuotta myöhemmin. 1700- ja 1800-luvuilla englantilainen tiedemies John Dalton ehdotti atomien olemassaoloa erittäin pienenä yksikkönä, josta kaikki aine koostuisi, ja antoi niille massan ja edusti niitä kiinteinä ja jakamattomina aloina.
Mikä on atomi
Sisällysluettelo
Se on aineksen vähimmäisyksikkö, josta kiinteät aineet, nesteet ja kaasut koostuvat. Atomit ryhmitellään yhteen, jolloin ne voivat olla samantyyppisiä tai erilaisia, muodostaen molekyylejä, jotka puolestaan muodostavat asian, josta olemassa olevat elimet koostuvat. Tutkijat ovat kuitenkin todenneet, että vain 5% maailmankaikkeuden aineesta koostuu atomista, koska pimeä aine (joka vie yli 20% maailmankaikkeudesta) koostuu tuntemattomista hiukkasista sekä pimeästä energiasta (joka vie 70%).
Sen nimi tulee latinankielisestä atomus, joka tarkoittaa "jakamaton", ja ne, jotka antoivat sille tämän terminologian, olivat kreikkalaiset filosofit Democritus (460-370 eKr.) Ja Epicurus (341-270 eKr.).
Nämä filosofit, jotka kokeilematta etsivät vastausta kysymykseen, mistä me koostumme, ja todellisuuden selityksen, päätyivät siihen, että aineen jakaminen rajattomasti oli mahdotonta, että olisi oltava "huippu", mikä tarkoitti se olisi saavuttanut vähimmäisrajan siitä, mistä kaikki asiat koostuvat. He kutsuivat tätä "huippua" atomiksi, koska kyseistä minimihiukkastetta ei enää voitu jakaa ja maailmankaikkeus koostuisi siitä. On lisättävä, että tämä käsite säilyy vielä tänään puhuessasi atomista.
Se koostuu ytimestä, jossa on ainakin yksi protoni ja sama määrä neutroneja (joiden liittoa kutsutaan "nukleoniksi") ja vähintään 99,94% sen massasta löytyy mainitusta ytimestä. Loput 0,06% koostuu elektroneista, jotka kiertävät ytimen. Jos elektronien ja protonien lukumäärä on sama, atomi on sähköisesti neutraali; jos sillä on enemmän elektroneja kuin protoneja, sen varaus on negatiivinen ja se määritetään anionina; ja jos protonien määrä ylittää elektronit, niiden varaus on positiivinen ja sitä kutsutaan kationiksi.
Sen koko on niin pieni (noin kymmenen miljardia metriä), että jos esine jaettaisiin huomattavan monta kertaa, materiaalia, josta se koostui, ei enää olisi, mutta alkioiden atomit pysyisivät siinä, yhdessä he muodostivat sen, ja nämä ovat käytännössä näkymättömiä. Kaikilla atomityypeillä ei kuitenkaan ole samaa muotoa ja kokoa, koska se riippuu useista tekijöistä.
Atomin elementit
Atomeilla on muita komponentteja, joista ne koostuvat, kutsutaan subatomisiksi hiukkasiksi, joita ei voi olla itsenäisesti, ellei se ole erityisissä ja hallituissa olosuhteissa. Nämä hiukkaset ovat: elektroneja, joilla on negatiivinen varaus; protonit, jotka ovat positiivisesti varautuneita; ja neutronit, joiden varaus on sama, mikä tekee niistä sähköisesti neutraaleja. Protonit ja neutronit löytyvät atomin ytimestä (keskiosasta), muodostaen niin kutsutun nukleonin, ja elektronit kiertävät ydintä.
Protonit
Tämä hiukkanen löytyy atomin ytimestä, muodostaen osan nukleoneista, ja sen varaus on positiivinen. Ne tuottavat noin 50% atomin massasta, ja niiden massa vastaa 1836 kertaa elektronin painoa. Niiden massa on kuitenkin hieman pienempi kuin neutronien. Protoni ei ole alkupartikkeli, koska se koostuu kolmesta kvarkista (joka on fermionityyppi, yksi kahdesta olemassa olevasta alkeishiukkasesta).
Protonien lukumäärä atomissa on ratkaiseva elementtityypin määrittelyssä. Esimerkiksi hiiliatomissa on kuusi protonia, kun taas vetyatomissa on vain yksi protoni.
Elektronit
Ne ovat negatiivisia hiukkasia, jotka kiertävät atomin ydintä. Sen massa on niin pieni, että sitä pidetään kertakäyttöisenä. Normaalisti elektronien määrä atomissa on sama kuin protoneilla, joten molemmat varaukset peruuttavat toisensa.
Eri atomien elektroneja yhdistää Coulomb- voima (sähköstaattinen), ja kun ne jaetaan ja vaihdetaan atomista toiseen, se aiheuttaa kemialliset sidokset. On elektroneja, jotka voivat olla vapaita kiinnittämättä mihinkään atomiin; ja yhteen linkitetyillä voi olla erikokoisia kiertoratoja (mitä suurempi kiertoradan säde, sitä suurempi siinä oleva energia).
Elektroni on alkupartikkeli, koska se on eräänlainen fermioni (leptonit), eikä sitä muodosta mikään muu alkuaine.
Neutronit
Se on atomin subatominen neutraali hiukkanen, eli sillä on sama määrä positiivista ja negatiivista varausta. Sen massa on hieman suurempi kuin protoneilla, joiden kanssa se muodostaa atomin ytimen.
Kuten protonit, neutronit koostuvat kolmesta kvarkista: kaksi laskeutuvaa tai alaspäin varauksella -1/3 ja yksi nousevaa tai ylöspäin varauksella +2/3, jolloin kokonaislataus on nolla, mikä antaa sille neutraalisuuden. Neutroni itsessään ei voi olla ytimen ulkopuolella, koska sen keskimääräinen elämä ytimen ulkopuolella on noin 15 minuuttia.
Neutronien määrä atomissa ei määrää sen luonnetta, ellei se ole isotooppi.
Isotoopit
Ne ovat tietyntyyppisiä atomeja, joiden ydinkoostumus ei ole kohtuullinen; eli siinä on sama määrä protoneja, mutta eri määrä neutroneja. Tässä tapauksessa saman elementin muodostavat atomit ovat erilaisia, eroteltu niiden sisältämien neutronien lukumäärän mukaan.
Isotooppeja on kahta tyyppiä:
- Luonnollinen, esiintyy luonnossa, kuten vetyatomi, joka on kolme (protium, deuterium ja tritium); tai hiiliatomi, jolla on myös kolme (hiili-12, hiili-13 ja hiili-14; kullakin on erilaisia hyötyjä).
- Keinotekoiset, joita tuotetaan valvotuissa ympäristöissä, joissa subatomisia hiukkasia pommitetaan, ovat epävakaita ja radioaktiivisia.
On stabiileja isotooppeja, mutta mainittu stabiilisuus on suhteellista, koska vaikka ne ovat radioaktiivisia samalla tavalla, niiden hajoamisjakso on pitkä verrattuna planeetan olemassaoloon.
Kuinka atomin elementit määritellään
Atomi erottuu tai määritellään useilla tekijöillä, nimittäin:
- Protonien määrä: tämän luvun vaihtelu voi johtaa eri elementtiin, koska se määrittää, mihin kemialliseen elementtiin se kuuluu.
- Neutronien lukumäärä: määrittää elementin isotoopin.
Voima, jolla protonit houkuttelevat elektroneja, on sähkömagneettinen; kun taas protoneja ja neutroneja houkutteleva on ydinvoima, jonka intensiteetti on suurempi kuin ensimmäinen, joka hylkää positiivisesti varautuneet protonit toisistaan.
Jos atomien protonien määrä on suuri, niitä hylkivä sähkömagneettinen voima tulee voimakkaammaksi kuin ydinvoima, on todennäköistä, että nukleonit karkotetaan ytimestä aiheuttaen ydin hajoamista tai mitä kutsutaan myös radioaktiivisuudeksi; johtaa myöhemmin ydinmuunnokseen, joka on yhden elementin muuttuminen toiseksi (alkemia).
Mikä on atomimalli
Se on kaavio, joka auttaa määrittämään, mikä atomi on, sen koostumus, jakauma ja ominaisuudet. Koska syntymän termin, eri atomien on kehitetty, joka antoi meille mahdollisuuden ymmärtää paremmin jäsentämistä asiasta.
Edustavimmat atomimallit ovat:
Bohrin atomimalli
Tanskalainen fyysikko Niels Bohr (1885-1962), professorinsa, kemian ja myös fyysikko Ernest Rutherfordin kanssa suoritettujen tutkimusten jälkeen, inspiroi jälkimmäisen mallia paljastamaan omansa, ottaen vetyatomin oppaana.
Bohrin atomimalli koostuu eräänlaisesta planeettajärjestelmästä, jossa ydin on keskellä ja elektronit liikkuvat sen ympäri planeettojen tapaan, vakailla ja pyöreillä kiertoradoilla, joihin suurempi varastoi enemmän energiaa. Se sisältää kaasujen imeytymisen ja päästöt, Max Planckin kvantisointiteorian ja valosähköisen vaikutuksen
Albert Einstein
Elektronit voivat hypätä yhdeltä kiertoradalta toiselle: jos se siirtyy matalammalta energialta toiselle korkeammalla energialla, se lisää energiakvanttia jokaiselle kiertoradalle, jonka se saavuttaa; Päinvastoin tapahtuu, kun se siirtyy korkeammasta pienempään energiaan, missä se paitsi vähenee myös menettää sen säteilyn muodossa, kuten valona (fotoni).
Bohrin atomimallilla oli kuitenkin puutteita, koska sitä ei voitu soveltaa muun tyyppisiin atomeihin.
Daltonin atomimalli
Matemaatikko ja kemisti John Dalton (1766-1844) oli edelläkävijä tieteellisin perustein julkaistun atomimallin julkaisemisessa, jossa hän totesi atomien olevan samanlaisia kuin biljardipallot eli pallomaiset.
Daltonin atomimalli osoittaa hänen lähestymistavassaan (jota hän kutsui "atomiteoriaksi"), että atomeja ei voida jakaa. Siinä todetaan myös, että saman alkuaineen atomeilla on sama laatu, mukaan lukien niiden paino ja massa; että vaikka ne voidaan yhdistää, ne pysyvät jakamattomina yksinkertaisten suhteiden kanssa; ja että ne voidaan yhdistää eri suhteissa muun tyyppisten atomien kanssa erilaisten yhdisteiden muodostamiseksi (kahden tai useamman tyyppisen atomin yhdistyminen).
Tämä Daltonin atomimalli oli epäjohdonmukainen, koska se ei selittänyt subatomisten hiukkasten läsnäoloa, koska elektronin ja protonin läsnäoloa ei tiedetty. Se ei myöskään voinut selittää radioaktiivisuuden ilmiöitä tai elektronien virtaa (katodisäteet); Lisäksi siinä ei oteta huomioon isotooppeja (saman elementin atomeja, joiden massa on erilainen).
Rutherfordin atomimalli
Fyysikko ja kemisti Ernest Rutherford (1871-1937) kasvatti tämän mallin analogisesti aurinkokuntaan. Rutherfordin atomimalli osoittaa, että suurin osa atomin massasta ja sen positiivisesta osasta löytyy sen ytimestä (keskeltä); ja negatiivinen osa tai elektronit kiertävät sen ympäri elliptisillä tai pyöreillä kiertoradoilla, niiden välissä tyhjiö. Siten siitä tuli ensimmäinen malli, joka erotti atomin ytimeen ja kuoreen.
Fyysikko suoritti kokeita, joissa hän laski hiukkasten sirontakulman, kun ne osuivat kultakalvoon, ja huomasi, että jotkut hyppäsivät epäyhtenäisissä kulmissa ja päättelivät, että niiden ytimen on oltava pieni, mutta tiheä. Kiitokset Rutherfordille, joka oli JJ Thomsonin opiskelija, oli myös ensimmäinen käsitys neutronien läsnäolosta. Toinen saavutus oli kysymysten esittäminen siitä, kuinka positiiviset varaukset ytimessä voisivat pysyä yhdessä niin pienessä määrässä, mikä johti myöhemmin yhden perustavanlaatuisen vuorovaikutuksen löytämiseen: vahvaan ydinvoimaan.
Rutherfordin atomimalli oli epäjohdonmukainen, koska se oli ristiriidassa Maxwellin sähkömagneettisuutta koskevien lakien kanssa; se ei myöskään selittänyt energiasäteilyn ilmiöitä elektronin siirtyessä korkean energian tilasta matalaan.
Thomsonin atomimalli
Sen paljasti tutkija ja fysiikan Nobel-palkinnon voittaja Joseph John Thomson (1856-1940). Thomsonin atomimalli kuvaa atomia positiivisesti varautuneena pallomaisena massana, johon elektronit on asetettu, kuten rusinapuuro. Elektronien lukumäärä tässä mallissa oli riittävä neutraloimaan positiivinen varaus, ja positiivisen massan ja elektronien jakauma oli satunnainen.
Hän kokeili katodisäteitä: tyhjiöputkessa hän ohitti virtasäteet kahdella levyllä tuottaen sähkökentän, joka ohjasi ne. Näin hän päätti, että sähkö koostui toisesta hiukkasesta; elektronien olemassaolon löytäminen.
Thomsonin atomimalli oli kuitenkin lyhyt, eikä sillä ollut koskaan akateemista hyväksyntää. Hänen kuvauksensa atomin sisäisestä rakenteesta sekä varausten jakautumisesta oli virheellinen, siinä ei otettu huomioon neutronien olemassaoloa eikä protoneista tiedetty. Se ei myöskään selitä alkuaineiden jaksollisen taulukon säännöllisyyttä.
Tästä huolimatta heidän tutkimuksensa olivat perusta myöhemmille löytöille, koska tästä mallista tiedettiin subatomisien hiukkasten olemassaolo.
Atomimassa
Kirjaimella A edustettuna atomissa olevien protonien ja neutronien kokonaismassaa kutsutaan atomimassaksi ottamatta huomioon elektroneja, koska niiden massa on niin pieni, että se voidaan hävittää.
Isotoopit ovat saman elementin atomien muunnelmia, joissa on sama määrä protoneja, mutta eri määrä neutroneja, joten niiden atomimassa on erilainen, vaikka ne olisivatkin hyvin samanlaisia.
Atomiluku
Sitä edustaa kirjain Z, ja se viittaa atomissa olevien protonien määrään, joka on sama määrä elektroneja siinä. Mendelejevin alkuaineiden jaksollinen taulukko vuodelta 1869 järjestetään pienimmistä suurimpiin atomiluvun mukaan.
